专利名称：定点化处理方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及ー种定点化处理方法及装置。
背景技术：
现代数字信号处理(Digital Signal Processing,简称为DSP)系统的算法大多米用浮点算术进行开发，这是由于采用浮点算木可以在通用处理器开发平台上进行快速的算法验证和原型机建摸。浮点算法验证完成后，可以在浮点硬件平台如浮点DSP上实现。但如果想获得更快的速度、更小的面积和更低的功耗，就需要设计者将浮点算木转化为定点算术，从而可以在定点硬件平台如现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray,简称为 FPGA)或专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,简称为 ASIC)上实现。将浮点算法转化为定点算法的方法即称为定点化技木。定点化包括信号范围分析和系统精度分析两个步骤范围分析用于确定系统中信号的整数位宽，以防止定点信号发生上溢；精度分析用于寻找最优的小数位宽组合，除了防止定点信号出现下溢外，目标是在满足系统输出精度需求的约束下最小化系统的实现代价。因此，定点化也常常被称为位宽优化。位宽优化是ー个NP-hard问题，传统的位宽优化都是通过大量的浮点和定点系统仿真并依靠工程师经验来完成，在一些复杂的系统设计中，定点化过程占据了整个设计周期的50 %以上。相关技术中的区间算术(Interval Arithmetic,简称为IA)和仿射算术(AffineArithmetic，简称为AA)，由于对信号变化范围分析不准确，放大了定点信号的整数位宽和小数位宽，导致定点化处理的结果不准确。
发明内容
本发明的主要目的在于提供ー种定点化处理方法及装置，以至少解决上述相关技术中定点化方法由于对信号变化范围分析不准确，放大定点信号的整数位宽和小数位宽，导致定点化处理的结果不准确的问题。根据本发明的ー个方面，提供了ー种定点化处理方法。根据本发明的定点化处理方法包括按照浮点算法的控制-数据流图划分的所有并列条件分支分别对所有浮点信号进行信号范围分析，得到所有浮点信号的变化范围和最小整数位宽，其中，最小整数位宽为满足定点信号不溢出的最小正整数值；使用变化范围对信号范围处理操作后所有浮点信号分别进行系统精度分析，得到所有浮点信号的最小小数位宽，其中，最小小数位宽为满足系统最终输出精度误差小于或等于预定的误差约束的最小正整数值；使用所有浮点信号中同一浮点信号的最小整数位宽和最小小数位宽确定对浮点信号进行定点化处理的結果。进ー步地，对按照浮点算法的控制-数据流图划分的所有并列条件分支分别对所有浮点信号进行信号范围分析，得到所有浮点信号的变化范围和最小整数位宽包括使用如下公式作为信号X的仿射形式 分别对浮点信号进行信号范围分析
权利要求
1.一种定点化处理方法，其特征在于，包括 按照浮点算法的控制-数据流图划分的所有并列条件分支分别对所有浮点信号进行信号范围分析，得到所述所有浮点信号的变化范围和最小整数位宽，其中，所述最小整数位宽为满足定点信号不溢出的最小正整数值； 使用所述变化范围对所述信号范围处理操作后所有浮点信号分别进行系统精度分析，得到所述所有浮点信号的最小小数位宽，其中，所述最小小数位宽为满足系统最终输出精度误差小于或等于预定的误差约束的最小正整数值； 使用所述所有浮点信号中同一浮点信号的最小整数位宽和所述最小小数位宽确定对所述浮点信号进行定点化处理的结果。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，按照浮点算法的控制-数据流图划分的所有并列条件分支分别对所有浮点信号进行信号范围分析，得到所述所有浮点信号的变化范围和最小整数位宽包括 使用如下公式作为信号X的仿射形式 分别对所述浮点信号进行信号范围分析 Χ = xO +Σ Xk * C0Sk(^CJ * j)，其中，X。是号的均值，Xk 是 COSk (Σ^ 4)的幅值，η是 k=i LH」Hm。。 (刀^七墒总个数^是系统输入信号的总个数…丨汧θ j表示第j个输入信号的弧J=IJ,度噪声项，Cj是其幅度系数； 确定浮点信号的变化范围为 = [ ， ，其中I和I分别表示信号X变化的最小值和最大值； 通过以下公式确定最小整数位宽IWLx=log2max(|S|,|x |)。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，使用所述变化范围对所述信号范围处理操作后所有浮点信号分别进行系统精度分析，得到所述所有浮点信号的最小小数位宽包括 使用以下公式之一作为浮点信号χ的精度误差Ex对所有浮点信号分别进行系统精度分析Ex = x+2冊1 · cos θ χ ; Ex = χ+2_ · cos θ χ ;其中，FWL是小数位宽，θ χ表示第χ个输入信号的弧度噪声项；确定所述最小小数位宽为满足系统输出精度误差小于或等于预定的误差约束的最小正整数值。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，使用所述所有浮点信号中同一浮点信号的最小整数位宽和所述最小小数位宽确定对所述浮点信号进行定点化处理的结果包括 确定所述所有浮点信号中同一浮点信号的最小整数位宽中的最大值作为所述定点化处理中所述同一浮点信号的最终整数位宽； 确定所述最小小数位宽中的最大值作为定点化处理的最终小数位宽。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的方法，其特征在于， 所述并列条件分支为根据所述浮点信号的控制-数据流图对所述对浮点信号进行遍历得到的条件分支。
6.一种定点化处理装置，其特征在于，包括 第一处理模块，用于按照浮点算法的控制-数据流图划分的所有并列条件分支分别对所有浮点信号进行信号范围分析，得到所述所有浮点信号的变化范围和最小整数位宽，其中，所述最小整数位宽为满足定点信号不溢出的最小正整数值； 第二处理模块，用于使用所述变化范围对所述信号范围处理操作后所有浮点信号分别进行系统精度分析，得到所述所有浮点信号的最小小数位宽，其中，所述最小小数位宽为满足系统最终输出精度误差小于或等于预定的误差约束的最小正整数值； 第三处理模块，用于使用所述所有浮点信号中同一浮点信号的最小整数位宽和所述最小小数位宽确定对所述浮点信号进行定点化处理的结果。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一处理模块包括 第四处理模块，用于使用如下公式作为信号χ的仿射形式 分别对所述所有并列条件分支的浮点信号分别进行信号范围分析 x = xO +Σ Xk * C0Sk(^CJ * j)，其中，xO 是号的中值(或均值)，Xk 是COSk (Zcj-Qj) k=l _J=I_j=l m的幅值，η是COSk(StVh)的总个数，m是系统输入信号的总个数，θ. e汧Qj表示第j个输J=IJ,入信号的弧度噪声项，Cj是其幅度系数； 第一确定模块，用于确定浮点信号的变化范围为 第二确定模块，用于通过以下公式确定最小整数位宽1\￥1^=1(^21^\(|5|,|*|);其中，1和 分别表示 的最小值和最大值。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二处理模块包括 第五处理模块，用于使用以下公式之一作为浮点信号χ的精度误差Ex对所述所有浮点信号分别进行系统精度分析Ex = χ+2冊1 · cos θ χ ; Ex = χ+2_ · cos θ χ ;其中，FWL是小数位宽，θ χ表示第χ个输入信号的弧度噪声项；第三确定模块，用于确定所述最小小数位宽为满足系统输出精度误差小于或等于预定的误差约束的最小正整数值。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第三处理模块包括 第六处理模块，用于确定所述所有浮点信号中同一浮点信号的最小整数位宽中的最大值作为所述定点化处理中所述同一浮点信号的最终整数位宽； 第七处理模块，用于确定所述最小小数位宽中的最大值作为定点化处理的最终小数位宽。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的装置，其特征在于， 所述并列条件分支为根据所述浮点信号的控制-数据流图对所述对浮点信号进行遍历得到的条件分支。
全文摘要
本发明公开了一种定点化处理方法及装置，该方法包括按照浮点算法的控制-数据流图划分的所有并列条件分支分别对所有浮点信号进行信号范围分析，得到所有浮点信号的变化范围和最小整数位宽，其中，最小整数位宽为满足定点信号不溢出的最小正整数值；使用变化范围对信号范围处理操作后所有浮点信号分别进行系统精度分析，得到浮点信号的最小小数位宽，其中，最小小数位宽为满足系统输出精度误差小于或等于预定的误差约束的最小正整数值；使用所有浮点信号中同一浮点信号的最小整数位宽和最小小数位宽确定对浮点信号进行定点化处理的结果。通过本发明，提高了定点化处理的准确性。
文档编号G06F9/318GK102622207SQ20111003333
公开日2012年8月1日 申请日期2011年1月30日 优先权日2011年1月30日
发明者张林生, 文小芳, 田万廷 申请人:中兴通讯股份有限公司